二氧化碳传热实验台的构建

利用CO2为工质实现制冷、供热或低温余热发电的技术已经成为国内外工程热物理领域的研究热点,CO2传热实验台的搭建和可靠运行对于各类跨临界CO2系统及关键部件的设计都具有重要的现实意义。本文设计并搭建了运行压力可达12MPa,质量流量可达5000kg/(m2.s),热功率达30kW的CO2实验台,校正了系统的热平衡,验证了缓冲罐的稳压作用,对实验系统的直接和间接测量参数进行了不确定度分析。系统测试表明:该实验台运行稳定、可靠性高,可广泛用于以CO2为工质的单相、两相及超临界流体传热研究,对其他传热实验台的建设也有一定借鉴意义。

太阳能辅助燃煤一体化热发电系统耦合机理

在系统中沿过程进行的方向火用具有不等价性。外部键系数作为一种结构系数,在用于揭示系统内在的热力学联系、分析不等价性时具有明显的优越性。利用信号流图理论,探讨了外部键系数的计算方法,得到不同容量燃煤机组不同流的外部键系数。揭示了太阳能辅助燃煤一体化热发电系统的耦合机理:不仅要遵循能量"品位对口、梯级利用"的原则,而且还需考虑外部键系数的大小;只有当太阳能热量用于取代燃煤机组中外部键系数高的火用流时,取得的效益才大。

太阳能与燃煤机组混合发电系统集成方式的研究

阐述了太阳能与燃煤机组混合发电系统的3种集成方式:太阳能集热场与锅炉并联,太阳能集热场与加热器并联及太阳能集热场与锅炉、加热器二者并联.采用传统的绝对电效率、标准煤耗以及太阳能热发电效率作为经济性指标,并利用热平衡方法对混合系统的热经济性指标进行了计算.以200 MW机组热力系统为例,对3种集成方式下机组的热经济性指标进行了比较,对不同辐射强度下机组热经济性指标的变化规律进行了分析,并确定混合发电的最优集成方式.结果表明:太阳能与燃煤机组混合发电时,太阳能热发电效率高于单纯的太阳能热发电,且燃煤机组煤耗率降低;在3种集成方式中,太阳能集热场与锅炉并联时,太阳能热效率最高、节煤量最多.

空冷凝汽器全工况运行特性分析

掌握火电站空冷凝汽器在各种工况下的运行特性,对于提高我国直接空冷机组的运行水平具有重要意义。以300MW直接空冷机组空冷凝汽器为例,分析了反映机组运行性能的汽轮机背压的影响因素。针对轴流风机全速和半速运行工况,计算得到了汽轮机背压随凝汽器凝结蒸汽量和进口空气温度的变化规律。结果表明:随凝汽器凝结蒸汽量和进口空气温度的增加,汽轮机背压增加;随轴流风机风速升高,汽轮机背压降低。轴流风机运行方式的调整,依赖于环境温度和机组热负荷的变化。对于冬季低温运行的空冷凝汽器,为防止出现汽轮机背压低于阻塞背压和凝汽器管束冻裂,风机需减速运行。反之,在夏季高温条件下运行的空冷凝汽器,为避免汽轮机背压过高带来的非正常停机和机组运行经济性的下降,风机需全速甚至超设计风量运行。

空冷凝汽器波形翅片扁平管管束外空气流动传热特性

研究火电站空冷凝汽器广泛采用的波形翅片扁平管管束外空气流动传热特性,对于火电站空冷岛的设计与运行都具有重要意义。该文通过CFD模拟,得到不同空冷凝汽器迎面风速条件下冷却空气的流场和温度场,通过计算获得了空冷凝汽器冷却空气平均对流换热系数和摩擦系数随翅片间距和翅片高度的变化规律。结果表明:随空冷凝汽器迎面风速增加,空气对流换热增强,摩擦系数降低。对每个迎面风速而言,都存在一个最佳翅片间距,对流换热最强。翅片高度增加,对流换热系数和摩擦系数减小。对空冷凝汽器波形翅片管束空气流动传热性能综合评价指标的分析表明,最佳翅片间距和高度需要通过综合技术经济比较确定。

太阳能–煤炭互补的发电系统与互补方式

多能源综合互补利用系统是近年来能源系统的发展方向之一。该文进行了太阳能与煤炭互补的发电系统与互补方式研究。分析了太阳能热量用于不同容量燃煤机组不同受热面的热经济性,得出在大容量机组上利用太阳能满足水的汽化潜热吸热热经济性要优越于其他方式;利用技术成熟的抛物面槽式集热器收集太阳能热量,和国产300MW机组进行互补发电系统的拟定;分析了在这种互补发电方式太阳能场的设计中,影响设计辐射强度选取的主要因素,并以3个地区的辐射资源为例进行研究,得出太阳能辐射资源与最佳设计太阳能辐射强度的关系。

槽式太阳集热器分析

以槽式太阳集热器为研究对象,通过对其光热转换传递过程进行能量分析,从热力学第二定律的角度建立槽式集热器的能量传递模型,并对其计算结果进行实验验证,结果表明二者吻合较好。在此基础上,分析典型工况下槽式集热器在光热转换传递过程中,损发生的机理、部位、大小及其分布特点。此外,还对各主要输入参数对集热器效率的影响规律进行分析,结果表明集热器的损主要发生在聚光和吸热体的吸热过程。结论将为槽式集热器性能的进一步改进提供依据。

回注蒸汽微型燃气轮机系统研究

应用复杂循环是进一步提高燃气轮机效率的重要途径。遵循此原则,研究了采用回注蒸汽措施对回热型微燃机性能的影响,并结合具体算例进行了计算分析。研究结果表明,回热循环与回注蒸汽循环可以互补,匹配关系良好,通过回注蒸汽可使回热型微燃机的效率与比功均得到显著提高。同时揭示了回热与回注蒸汽两者整合优化的基本规律:在回热度一定时,发电效率随着回注比增大而增大,在某点效率达到最大值,超过此点时,效率开始下降;在回热度不同时,回热度越高回注蒸汽后可达到的最高效率值越大。

基于Aspen Plus的Texaco气化炉性能研究

基于Aspen Plus软件建立了Texaco气化炉模型,并对其性能进行了模拟研究。研究分析了气化炉的主要参数(水煤浆浓度、氧煤比和氧气浓度)对气化结果的影响,模拟结果表明:水煤浆浓度、氧煤比是粗煤气出口温度和组成的主要影响因素。

太阳集热器热性能测试方法研究进展

以集热器热性能的测试和评价方法为研究对象,综述了太阳集热器热性能测试方法的发展现状,并对已有的具有代表性的集热器热性能测试方法做了较详细的分析,指出了各测试方法在测试过程和参数估计过程中所具有的优缺点,并在此基础上提出当前集热器热性能测试存在的问题和今后的研究重点。

毛细微结构中延展薄液膜过渡区的蒸发特性

毛细力驱动下微细通道内延展薄液膜的蒸发是很多高效热控和热沉装置的关键换热环节。借助表观接触角的演化,建立起包含固有弯月面、过渡薄液膜和平衡区三部分的延展薄液膜形状及其表面蒸发的物理数学模型,并考虑液膜的结构、工质物性和通道特征尺度,引入分离压力和毛细压力比确定液膜不同区域的范围。分析结果表明,过渡薄液膜区域占整个延展弯月面区的比例很小,但气液界面的温度变化非常明显;薄液膜过渡区对传热的主要贡献不在于增加总换热量,而是通过界面温度变化产生的Marangoni效应,对整个液膜区域的流动产生显著的"泵吸"作用。描述了过渡薄液膜区表面蒸发率和液膜平均速度的变化规律,发现受液膜导热热阻和分离压力产生吸附作用的综合影响,该区域的蒸发率存在局部最大值。

直接空冷凝汽器仿真模型的研究

充分考虑凝汽器结构参数和工质物性参数对传热过程的影响,运用工程模块化建模方法,建立了直接空冷凝汽器各单元凝结换热及整体压力计算的动态仿真模型.基于STAR-90仿真支撑平台,开发了相应的模型算法.建立了某200 MW直接空冷机组凝汽器系统的整体仿真模型,对在不同负荷下的静态仿真精度以及各种扰动下的动态特性进行验证,表明该模型能满足工程应用要求.

引入抽水蓄能后电网煤耗分析

以纯火电电网为研究对象,分析日调节型抽水蓄能机组加入电网后,整个电网煤耗的变化,得到日节煤量计算公式,并具体分析公式中每一项的变化因素。以某实际电网为例计算得到抽水蓄能电站加入后电网的节煤量,进一步总结了影响其节煤量的主要因素。

分布式能量系统的集成技术与准则浅析

由于具有高效、环保等优点,分布式能量系统已经成为新世纪电力工业发展的一个重要方向。基于总能系统集成思想和方法,本文阐述了分布式能量系统的主要特点和本质特征本质上是总能系统;高度集成性,具有提高效率的最大潜力;是基于循环经济理念,符合可持续发展的先进能量系统;输出产品多元,能够满足用户多种用能需求。本文分析了用于分布式能量系统的主要集成技术及特点,对集成准则进行了初步研究,提出了“多源输入,综合互补;品位对口,梯级利用;多元输出,分配得当”的用于分布式能量系统的集成原则思路,本文研究成果将为设计高效的分布式能量系统提供有益的参考。

槽式集热场与燃煤机组混合发电系统经济性分析

在对用太阳能槽式集热场替代燃煤机组加热器抽汽的混合发电系统进行优化的基础上,对混合发电系统进行技术经济分析,结果表明混合热发电系统中太阳能发电部分的LEC大大低于纯太阳能热发电系统,与风力发电相当;此外还对太阳直射辐射资源,系统寿命,集热场年平均效率,单位集热面积的成本对LEC的影响进行了分析。

太阳能热发电系统分析

掌握太阳能热发电系统的发电模式、性能特点,对推进我国太阳能热发电系统的发展有十分重要的意义。对太阳能热发电系统各种发电模式的分类、工作原理、主要性能参数以及系统的关键研究和发展趋势进行了介绍。结果表明:槽式、塔式、碟式3种太阳能发电系统中槽式和塔式系统实现了商业化,碟式处在示范阶段,并且未来槽式太阳能发电成本在经济上有可能与常规热力发电相竞争;碟式系统净发电效率高,在3类系统中位居首位;塔式系统发电单位容量投资大且降低造价较难。

固体氧化物燃料电池阳极侧的热质传递

针对具有多孔支撑结构的集成板式固体氧化物燃料电池,考虑燃料输配通道和多孔层内不同传质机理,描述阳极侧反应气的扩散过程以及温度和多组分反应气的速度分布。通过源项的处理反映出电池的电化学反应对热量和质量传递的影响,并考虑了温度和组分浓度对电极表面电流密度的影响及其相互耦合作用。通过数值方法对模型进行了求解,获得了三维的温度和组份浓度、速度分布,并得到了沿流程方向电极表面电流密度的变化规律。

分布式能量系统

针对分布式能量系统在一些最基本的术语、定义、概念中就提法上不明确和不统一的问题,提出了自己的看法,揭示了分布式能量系统的本质特征和产生根源,明确了分布式能量系统在我国的战略地位。

板式换热器取代火电机组低压加热器热经济性分析

在简要介绍板式换热器结构、特性及用途的基础上，对200MW机组末级低压加热器普遍存在的温升不足现象提出采用板式换热器替代管壳式低压加热器的思路。通过对温升不足达到5℃、10℃、15℃、20℃时机组采用板式换热器的节能前景基于等效热降理论分别进行了计算分析，得出可节煤范围为0．41g／（kW·h）-1．66g／（kW·h）。又由于板式换热器具有端差小的优点，将其用于机组热力系统中分别替换4台低压加热器中的1台和同时替换4台低压加热器，进行计算、分析，得到用板式换热器替换末级低压加热器带来的节能潜力最大，可达到0．29g／（kW·h）。

多孔介质微燃烧器的试验研究

对微尺度下的氢气/空气预混气在多孔介质中进行预热燃烧时的燃烧特性进行了试验研究,在回热燃烧器中对不同ppi(每英寸长度上的孔洞数)的多孔介质进行对比试验,分别测试了氢气/空气预混气在预热下的燃烧效率与氢气流量、过量空气系数α以及多孔介质ppi之间的关系.结果表明,在多孔陶瓷的蓄热和混流作用下,燃烧速度和燃烧效率均得到了显著的提高,稳定燃烧界限也有一定的扩大.为进一步减小微尺度条件下的燃烧热量损失,提高燃烧效率,提供了试验依据.